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不锈钢无缝管螺旋前进自动探伤工艺操作流程

来源:至德钢业 日期:2021-08-20 11:56:26 人气:1026

 为保证不锈钢无缝管整个圆柱范围内的缺陷检测,需要不锈钢管与探头之间做相对螺旋运动。探头静止不动,不锈钢无缝钢管螺旋前进是相对较为简单的检测方式,该检测机构在国内出现的历史较长,优势与劣势都非常明显。主要优点在于设备结构简单,成本较低,缺点在于检测速度较慢,通常情况下可靠的检测直线速度不超过3m/min,对产量不高的单位较为适合。


 不锈钢无缝管螺旋前进自动探伤系统通常情况下包括上料机构、钢管螺旋前进机构、检测水槽机构、下料与分拣机构、电气控制机构、超声探伤仪器等。


1. 上料机构


 上料机构的主要功能是实现钢管自动进入钢管螺旋前进辊道。在工程生产中,上料机构可以有多种方式,最常见的结构方式为开放式斜坡料架配合钢管下料机构,其中上料架如图5.1所示,料架长度与检测单位钢管最长长度相适应,宽度可依据实际检测空间设计,料架一般采用金属管焊接而成,表面防锈处理并按照车间设备要求喷涂合适色彩,料架与钢管接触部表面均包覆有非金属材料,防止钢管表面划伤。


图 1.jpg


  探伤前,操作人员将不锈钢无缝钢管整齐排放至上料架上,上料架前后两侧均布置有钢管挡料板,防止钢管从料架上滚落,其中倾斜面侧挡料板的主要作用是防止钢管在重力的作用下无序下滑滚动进入钢管前进辊道。自动探伤时,当需要钢管进人前进辊道,可通过钢管下料机构将一根钢管送人指定位置,比较典型的上料机构可采用气缸驱动一倾斜板将一根钢管顶起,钢管利用自身重力滚人前进辊道。


  如图5.2所示,气缸与非金属材料制成的上料块左侧为尖凸,当气缸升起时,可从紧排钢管的间隙内插入,将最外侧钢管与整排钢管分离,钢管在尖凸侧边的倾斜边上通过自身重力滚动下滑,进人钢管检测前进辊道。在整个料架长度方向安装若干套下料机构,气缸同时动作,保证钢管顺利分离。


图 2.jpg



2. 钢管螺旋前进机构


 钢管螺旋前进机构的主要功能是实现钢管沿轴线前进的同时快速旋转,该部分是螺旋前进超声探伤系统的关键机构,对超声检测的最终结果影响较大,调整不适合的情况下还会对不锈钢无缝钢管的直线度产生破坏。该机构的局部示意图如图5.3所示。


图 3.jpg


  图5.3中,钢管螺旋运动的驱动源为异步电动机,该电机通过减速机与摩擦轮相连接,摩擦轮旋转轴线与钢管轴线成一定夹角α,该角度固定不可调,摩擦轮转动时,通过摩擦力带动钢管螺旋运动,摩擦轮的材质应选择摩擦系数较大的非金属材料以防止对钢管表面造成磨损,同时还要兼顾耐磨性从而保证摩擦轮的工作寿命。钢管底部有成对交叉布置的支撑轮,每个支撑轮的转动轴方向可调,与钢管轴线成一定夹角β,通过调整β的大小可以改变钢管运动的螺距大小;调整交叉支撑轮之间的间隙可实现钢管高度的调整,满足检测不同直径的钢管,支撑轮的材质应选择非金属材料,主要目的还是要防止对钢管表面造成磨损,一般情况下选择尼龙材料即可满足要求。在整个钢管螺旋前进辊道上均匀布置几套驱动装置,每套驱动装置两侧均有成对交叉支撑轮,交叉支撑轮间距越小越有利于保证钢管的直线度,这种作用对小径钢管尤其明显。


 整个异步电机驱动装置固定在可转动支架上,直动气缸升起时顶起可转动支架上的平板,异步电机驱动装置随支架一起动作脱离与钢管接触位置,此时可完成钢管自动上料,当钢管进入辊道后,气缸退回,可转动支架在自身重力作用下跟随气缸平稳进入工作位置,保证摩擦轮与钢管接触。



3. 检测水槽机构


 检测水槽又称局部水槽。不锈钢无缝钢管超声探伤过程中需要水耦合,为减少钢管超声探伤时水中杂质对检测声波信号的干扰,需要在水槽中通循环水,及时将钢管表面或外部进入水槽中的杂质带离。该部分机构如图5.4所示。如图所示,整个水箱分割为三部分,中间部分为耦合水箱,下端带有进水口和出水口,两侧为泄漏水箱,钢管穿过的时候,耦合水箱里的水会向两边泄漏,泄漏水箱底部也开有出水口,保证泄漏水及时回流至水源箱。中间耦合水箱中安装有超声探头、钢管交叉布置的两套支撑轮,所有这些部件全部安装在一块浮动板上,浮动板在四个角上开有通孔,与四根双头螺杆间隙合,螺杆下部与安装于水箱底部的固定板固定在一起,螺杆上部套有压缩弹簧,浮动板及板上安装的部件重量由四根压缩弹簧共同承受,当浮动板受驱动力的时候,可随力的方向在一定范围内运动,如图5.4b所示。采用浮动板安装的主要原因是钢管螺旋前进时会产生抖动,安装在浮动板上支撑轮与钢管紧密贴合跟随钢管抖动并限制钢管动作幅度,进而带动浮动板抖动,超声探头安装在浮动板上一起抖动,因此超声探头与钢管的相对位置不会发生大的变化,从而保证了超声检测的参数一致性。浮动板上开有腰槽孔,用来安装和调整超声探头,当检测钢管直径发生变化后,可通过腰槽孔调整超声探头的偏移距离,满足超声横波探伤的检测条件。


图 4.jpg


 向耦合水槽中供水时,可采用小功率水泵,同时在各个进水口与出水口安装水流调节阀,控制进水和排水的速度,既保证耦合水漫过待检测钢管的超声人射区域,同时又保证水面高度不发生大的变化。在工程检测过程中,经常采用不锈钢储水箱作为超声检测耦合水源,水泵抽水口安装过滤网,防止储水箱中的杂质进入耦合水槽。尽管如此,储水箱中的水源还需要定期更换,以保证检测耦合水源的品质。



4. 下料与分拣机构


下料机构原理上可采用上料机构相同的结构,只是落料斜板的尺寸与形状有所差异,因此在该节中将不再对下料机构描述。


分拣机构作为不锈钢管超声探伤系统的重要组成部分,主要功能是将检测不合格产品与合格产品分别存放,避免混料。


 分拣机构主要由合格品料池、不合格料池、分拣过桥机构组成,局部如图5.5所示。整个分拣机构的长度应与检测单位钢管的长度相匹配,宽度根据生产效率确定。因不合格品数量较少,故合格品料池容量较不合格品料池大,两个料池承接钢管的主要部件是与料架焊接在一起的U型扁钢,与钢管接触的表面均包覆非金属材料。钢管分拣时进入合格品料池或者不合格品料池主要依靠分拣过桥板。当钢管存在缺陷时,分拣过桥板转动轴顺时针转动,带动分拣过桥板前端升起,下料机构输送钢管掉入不合格品料池;如果钢管不存在缺陷,则分拣过桥板转动轴静止不动,下料机构输送钢管通过分拣过桥板落入合格品料池。分拣过桥板转动轴两端采用轴承支撑,利用气缸或电机驱动转动轴转动。


图 5.jpg



5. 电气控制机构


 电气控制机构是超声探伤设备的重要组成部分,关系到整套系统的动作是否协调,进而影响不锈钢管的超声探伤结果及分拣是否准确等。电气控制机构的主要功能包括:钢管自动上料;摩擦驱动电机运转,实现钢管的螺旋前进;检测水槽耦合水的循环;钢管探伤的开始与结束;钢管分拣与下料。


 上述功能的实现主要依靠传感器的感应以及与超声探伤仪的通讯。整套检测系统上需要安装的感应传感器包括:


 a. 钢管上料传感器


 该传感器安装在上料架上,用来判断上料机构是否需要动作,将钢管输送至螺旋前进辊道。


b. 摩擦电机进入工作位置传感器


 该传感器安装在螺旋前进辊道上,需要在每套摩擦驱动电机装置对应的辊道位置安装,当传感器感应到钢管,意味着摩擦驱动电机需要进人工作位置。


c. 探伤传感器


 该传感器安装在钢管进人检测水槽前,当该传感器感应到钢管,意味着钢管即将开始超声探伤,当该传感器从感应状态跳变到无感应状态,意味着钢管即将结束超声探伤,钢管开始探伤和钢管结束探伤的前延与后延时间可以根据钢管直线前进速度计算,在超声探伤仪或PLC中设定。


d. 钢管下料传感器


 该传感器安装在螺旋前进辊道末端,当传感器感应到钢管,意味着下料机构需要动作,输送钢管进人合格品料池或不合格品料池。


e. 钢管分拣传感器


 该类型传感器共需2套,分别安装在合格品料池与不合格品料池适当位置,用来感应钢管是否已经进入料池。不锈钢无缝管螺旋前进自动探伤系统的超声探伤流程图如图5.6所示。


图 6.jpg


 图5.7是上海某汽车零部件公司使用的不锈钢无缝钢管螺旋前进式超声自动探伤设备。该设备检测速度3m/min,适应钢管外径$6mm~φ40mm,缺陷分辨率远超GB/T 5777-2008要求,达到钢管内外壁纵向、横向人工缺陷5mm×0.15mm×0.1mm(长×宽×深),满足德国博世公司的产品质量控制要求,钢管段部盲区≤150mm。


图 7.jpg




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